CN109868944A - 一种钢木组合空心柱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钢木组合空心柱，包括两端钢套筒、外空心木柱、波纹钢管、内空心木柱、中心钢管和内外螺栓组。所述的一种钢木组合空心柱，中心钢管、内空心木柱和波纹钢管内壁通过E1级酚醛胶粘在一起，柱两端用内螺栓组连接；波纹钢管外壁、外空心木柱和两端钢套筒通过E1级酚醛胶粘在一起，柱两端用外螺栓组连接。内外螺栓组分别有内外弹簧。所述的内空心木柱由内扇环柱通过E1级酚醛胶粘在一起，所述的外空心木柱由外扇环柱通过E1级酚醛胶粘在一起。所述的一种钢木组合空心柱，采用双空心木柱的截面形式，获得了更大的柱截面积，提高柱的抗弯、抗偏心性能。中心钢管、波纹钢管和两端钢套筒能约束柱的侧向变形。内外弹簧具有消能减震作用。该发明材料来源广泛、绿色。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢木组合空心柱，应用于各类轻型木结构、钢木组合建筑、大空间木结构建筑，属于土木工程领域。
背景技术
当前建筑行业常用的混凝土材料对环境的污染较大，可持续性较差，自重也较大，而木材、钢材等材料质量小、强度高、绿色可循环，因而国家近年来不断推广木材、钢材等材料在建筑中的应用，行业对于由这些绿色材料组成的新的建筑结构形式也具有重大需求。传统木结构柱多为实心、原木材料，由于受限于材料，柱的截面无法做大。现代木结构结合传统木结构的特点，开始采用胶合木和钢材作为材料，胶合木的运用一定程度上缓解了原木的材质各向异性、不均匀的情况，钢材由于质轻高强、延性好，能有效缓解木结构柱节点处的损伤和破坏，同时胶合木与钢材均可预制，能大大减少施工工期。
中国专利CN 108789745 A公布了一种单板层积材多级点阵结构圆木柱及其制备方法，包括圆筒点阵结构、单板带、树脂材料、连接杆件，所述单板带双面手工施胶缠绕在所述圆筒点阵结构上，所述树脂材料与所述圆筒点阵结构和所述单板带通过连接杆穿过孔进行连接，为了表面不暴露出连接杆件端部以及进一步提高单板层积材多级点阵结构圆木柱的抗冲击和抗剪切性能，对上述组装好的结构外部进行单板带缠绕，直至完全遮盖连接杆件，缠绕的单板带完全将圆筒点阵结构包裹；所述连接杆件为实木棒材；所述天然纤维和含水率与所述单板带含水率一致。单板层积材多级点阵结构圆木柱在横向方向和轴向方向均具为点阵结构，提高了圆筒形单板层积材抗压性能、抗剪切性能、抗冲击性能。但是在该发明中，单板层级材形成的柱壁的厚度较薄，纯木材料制成的柱子在抗压强度和连接节点处的抗损伤能力，其力学表现较钢木组合构件都差一些。同时，由于缺少钢材和螺栓，结构的延性和耗能能力较差，使得该发明的抗震性能也不够好。因此，在保证结构强度、刚度和稳定性的基础上，减少材料用量，增大柱截面积、增强抗震和抗侧性能是十分重要的。
为克服上述不足，本发明提出一种钢木组合空心柱，双空心木柱的截面形式在保证柱子的抗弯、抗偏心的基础上，也减少了材料用量，利于开发形成更大尺寸的柱截面。中心钢管、波纹钢管和两端钢套筒利于将内外空心木柱形成整体，约束了空心木柱的侧向变形。同时，内外螺栓组中的弹簧的设置增强了空心木柱的耗能抗震性能。最后，该发明可事先预制，所用材料为绿色材料，减少了工期和成本。
发明内容
本使用新型解决的技术问题：本发明的目的是提供一种钢木组合空心梁，充分利用胶合木的质轻、绿色可循环和钢材的轻质高强的特点，采用内外双空心木柱的截面形式，使得在相同材料用量的情况下，能获得更大的柱截面积，提高柱的抗弯性能。中心钢管、波纹钢管和两端钢套筒利于约束木柱的侧向变形。内外螺栓组中存在的内外弹簧具有耗能作用，提高了柱的抗震能力和抗倾覆性能。该发明构造简单，材料来源广泛、绿色。
本发明的技术方案：一种钢木组合空心柱，包括两端钢套筒、外空心木柱、波纹钢管、内空心木柱和中心钢管。
一种钢木组合空心柱，其特征在于，所述的一种钢木组合空心柱由两端钢套筒、外空心木柱、波纹钢管、内空心木柱、中心钢管、内螺栓组和外螺栓组共同构成；所述内空心木柱由8根内扇环柱通过E1级酚醛胶粘在一起；所述外空心木柱由8根外扇环柱通过E1级酚醛胶粘在一起；两端钢套筒、外空心木柱、波纹钢管、内空心木柱和中心钢管开设有螺栓孔；中心钢管、内空心木柱和波纹钢管通过内螺栓组连接；波纹钢管、外空心木柱和两端钢套筒通过外螺栓组连接；所述内螺栓组由内螺栓、内弹簧、内螺栓螺母和内螺栓垫片组成；所述外螺栓组由外螺栓、外弹簧、外螺栓螺母和外螺栓垫片组成。
所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，外扇环柱外径500mm，内径400mm；内扇环柱外径300mm，内径108mm；外扇环柱之间的胶粘缝与内扇环柱之间的胶粘缝错开。
所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，波纹钢管有8个外壁和8个内壁，内壁和外壁的圆心角为15度，波纹钢管厚度为4mm；波纹钢管内壁通过E1级酚醛胶沾于内扇环柱之间的胶粘缝处，波纹钢管外壁通过E1级酚醛胶沾于外扇环柱之间的胶粘缝处；外扇环柱之间的胶粘缝与内扇环柱之间的胶粘缝错开。
所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，中心钢管外径108mm，壁厚5mm，与内空心木柱内壁通过E1级酚醛胶粘在一起。
所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，两端钢套筒厚2mm，高150mm，分布于柱顶和柱脚两处。
所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，内螺栓为M16规格的A级外六角螺栓，长230mm，以三行两列的方式对称分布于内扇环柱胶粘缝两侧，螺母与波纹钢管内壁之间穿有内弹簧，内弹簧是规格为φ2*20(内)*40*15，压缩量16mm，弹性系数20N/mm，弹簧右旋，末端并紧磨平，表面镀锌的不锈钢压缩弹簧。
所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，外螺栓为M16规格的A级外六角螺栓，长150mm，以三行两列的方式对称分布于外扇环柱胶粘缝两侧，螺帽与波纹钢管外壁之间穿有外弹簧，外弹簧是规格为φ2*20(内)*40*15，压缩量16mm，弹性系数20N/mm，弹簧右旋，末端并紧磨平，表面镀锌的不锈钢压缩弹簧。
有益效果：本发明所述的一种钢木组合空心柱，充分利用胶合木的质轻、绿色可循环和钢材的轻质高强的特点，采用内外双空心木柱的截面形式，使得在相同材料用量的情况下，能获得更大的柱截面积，提高柱的抗弯性能。中心钢管、波纹钢管和两端钢套筒利于约束木柱的侧向变形。内外螺栓组中存在的内外弹簧具有一定的耗能作用，提高了柱的抗震能力和抗倾覆性能。该发明构造简单，材料来源广泛、绿色。
附图说明：
图1为本发明实施例立体示意图；
图2为本发明实施例竖向剖面示意图；
图3为本发明实施例横向柱截面示意图；
图4为本发明实施例外空心木柱截面示意图；
图5为本发明实施例内空心木柱截面示意图；
图6为本发明实施例外螺栓组示意图；
图7为本发明实施例内螺栓组示意图，
其中：1、外空心木柱，11、外扇环柱，2、波纹钢管，3、内空心木柱，31、内扇环柱，4、中心钢管，5、两端钢套筒，6、内螺栓组，61、内螺栓，62、内弹簧，63、内螺栓螺母，64、内螺栓垫片，7、外螺栓组，71、外螺栓，72、外弹簧，73、外螺栓螺母，74、外螺栓垫片。
具体实施方式：
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
实施例
如图1～7，所述一种钢木组合空心柱，包括两端钢套筒、外空心木柱、波纹钢管、内空心木柱、中心钢管、外螺栓组和内螺栓组。
所述的一种钢木组合空心柱，内空心木柱由8根内扇环柱通过E1级酚醛胶粘在一起，外空心木柱由8根外扇环柱通过E1级酚醛胶粘在一起，所述的内扇环柱和外扇环柱为胶合木预制而成，外扇环柱之间的胶粘缝与内扇环柱之间的胶粘缝相互错开。外空心木柱与内空心木柱在胶粘缝的两侧开设三行两列螺栓孔，两端钢套筒、波纹钢管、和中心钢管在相应位置开设三行两列螺栓孔。通过E1级酚醛胶，将中心钢管与内空心木柱的内壁粘在一起、波纹钢管内壁与内空心木柱外壁的胶粘缝粘在一起、波纹钢管外壁与外空心木柱内壁的胶粘缝粘在一起。
所述的一种钢木组合空心柱，在钢木组合空心柱的两端，中心钢管、内空心木柱和波纹钢管内壁通过内螺栓组连接，内螺栓螺母与波纹钢管内壁之间穿有内弹簧；
所述的一种钢木组合空心柱，在钢木组合空心柱的两端，波纹钢管外壁、外空心木柱和两端钢套筒通过外螺栓组连接，螺栓螺帽与波纹钢管外壁之间穿有外弹簧。
Claims (7)
1.一种钢木组合空心柱，其特征在于，所述的一种钢木组合空心柱由两端钢套筒(5)、外空心木柱(1)、波纹钢管(2)、内空心木柱(3)、中心钢管(4)、内螺栓组(6)和外螺栓组(7)共同构成；所述内空心木柱(3)由8根内扇环柱(31)通过E1级酚醛胶粘在一起；所述外空心木柱(1)由8根外扇环柱(11)通过E1级酚醛胶粘在一起；两端钢套筒(5)、外空心木柱(1)、波纹钢管(2)、内空心木柱(3)和中心钢管(4)开设有螺栓孔；中心钢管(4)、内空心木柱(3)和波纹钢管(2)通过内螺栓组(6)连接；波纹钢管(2)、外空心木柱(1)和两端钢套筒(5)通过外螺栓组(7)连接；所述内螺栓组(6)由内螺栓(61)、内弹簧(62)、内螺栓螺母(63)和内螺栓垫片(64)组成；所述外螺栓组(7)由外螺栓(71)、外弹簧(72)外螺栓螺母(73)和外螺栓垫片(74)组成。
2.根据权利要求1所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，外空心木柱(1)外径500mm，内径400mm；内空心木柱(3)外径300mm，内径108mm。
3.根据权利要求1所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，波纹钢管(2)有8个外壁和8个内壁，内壁和外壁的圆心角为15°，波纹钢管(2)厚度为4mm；波纹钢管(2)内壁通过E1级酚醛胶沾于内扇环柱(31)之间的胶粘缝处，波纹钢管(2)外壁通过E1级酚醛胶沾于外扇环柱(11)之间的胶粘缝处；外扇环柱(11)之间的胶粘缝与内扇环柱(31)之间的胶粘缝相互错开。
4.根据权利要求1所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，中心钢管(4)外径108mm，壁厚5mm，与内空心木柱(3)内壁通过E1级酚醛胶粘在一起。
5.根据权利要求1所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，两端钢套筒(5)厚2mm，高150mm，分布于柱顶和柱脚两处。
6.根据权利要求1所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，内螺栓(61)为M16规格的A级外六角螺栓，长230mm，以三行两列的方式对称分布于内扇环柱(31)胶粘缝两侧，螺母与波纹钢管内壁之间有内弹簧(62)；内弹簧(62)为φ2*20(内)*40*15，压缩量为16mm，弹性系数20N/mm，弹簧右旋，末端并紧磨平，表面镀锌的不锈钢压缩弹簧。
7.根据权利要求1所述的一种钢木组合空心柱，其特征在于，外螺栓(71)为M16规格的A级外六角螺栓，长150mm，以三行两列的方式对称分布于外扇环柱(11)胶粘缝两侧，螺帽与波纹钢管外壁之间有外弹簧(72)；外弹簧(72)为φ2*20(内)*40*15，压缩量为16mm，弹性系数20N/mm，弹簧右旋，末端并紧磨平，表面镀锌的不锈钢压缩弹簧。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110847625A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-28 | 湖南麓上住宅工业科技有限公司 | 一种木建筑减震加固结构 |
| CN111945550A (zh) * | 2020-07-21 | 2020-11-17 | 河海大学 | 一种耗能减震桥墩结构及其施工方法和应用 |
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